地震应急专题图离线自动出图研究与应用-以海南省为例＊

樊 琪 刘洪光

1)海南省地震局，海口 570203

2)武汉地大信息工程股份有限公司，武汉 430074

引言

地震活动会引发多种直接灾害和次生灾害，包括建筑物破坏、人员伤亡、财产损失、水灾、火灾、疫病等。地震发生后，地震应急工作专家和人员需要借助多种内容形式的大量的专题图及时了解震区情况，统筹协调应急救援资源[1]。以往的应急专题图出图方式存在以下问题：对制图人员的专业技术和能力要求高；出图过程中需要反复访问数据库，数据库连接成功与否和访问数据库的网络质量直接制约出图时效；地震现场应急工作受限于现有的技术手段和工作模式，专题图难于实时出图。为解决以上问题，提升地震应急效率，本文以海南省为例探寻地震应急专题图离线自动出图的方法和应用。

研究区海南省位于中国最南端，由数量众多的海岛和岛礁构成，陆地区域主要集中在海南岛及其邻近地区。海南岛及其邻近地区介于（17°00′—20°30′N，107°00′—112°00′E）之间。区域位于东南沿海地震带西南部，是地震活动较强烈的地区。该区域包括3 个地震活动区，雷琼地震活动地区、琼南地震活动区和北部湾地震活动区[2]。强烈的地震活动对海南省的社会和经济时刻存在影响。

1 地震应急专题图离线出图研究

1.1 研究思路

（1）将传统思路中利用GIS 专业软件进行制图的过程提前处理，按照不同比例尺地图的需要，将不同矢量数据底图进行金字塔地图瓦片切片，建立一系列预存储的地图切片数据。

（2）在使用时，脱离GIS 软件环境和基础数据，在软件中利用这些预存储的不同底图切片数据根据不同比例尺的需要，再拼接出需要的地理底图。

（3）根据专题图不同内容，叠加不同地理底图、地震影响场等地震专题图要素，按照专题图出图规范要求快速批量导出不同幅面的专题地图。

（4）软件可实现一般地图浏览功能，人工设置地震名称、震级、震中位置、断裂走向、专题图编制信息（单位、人员、时间等），按照参数的设定自动生成烈度预评估矢量数据并叠加显示、输出保存。

1.2 研究内容

专题图编制包括地图设计、地图编绘、出版准备3 个阶段。地图设计主要包括资料的收集、分析评价、确定专题地图所需的编图资料。此外，还有若干必要的编辑设计前的准备工作。专业人员根据编绘规范的要求进行地图编绘工作。地图编绘工作内容主要包括地理底图数据的输入、处理、编辑，生成所编地图中需要的各种地图、图表文体。出版准备是对待编地图进行整体调试，经检查无误后，将地图以工程文件的形式保存后，即可转入制印阶段[3]。

针对传统的专题图编制过程，基于地震应急基础数据库数据采用软件处理进行以下3 个阶段的研究（图1）。

图1 研究路线Fig.1 The research route

1.2.1 制图步骤前置

收集地震专题图出图需要的地理底图数据和专题数据，做好制作地震专题图的数据准备工作。收集工作按照行业规范要求尽可能完备、详细，收集的资料包括地图资料、统计资料、说明性文件资料。这些资料可分为电子数据、纸质数据。纸质的地图数据通过电子地图矢量化处理形成电子地图数据；纸质报表统计数据和文件数据通过人工或文字识别软件录入到数据库中。根据地震应急工作需要，结合准备的专题图数据，进行专题图设计工作。设计工作包括专题图的地图表示方法选择、制图范围选择、地图比例尺选择、地图投影选择、地图图例设计、地图符号设计、地图幅面配置等。依据专题图设计成果，进行专题图编绘。输入、处理、编辑地理底图数据和专题数据，形成专题图出图需要的地图样式和图表文样。

1.2.2 制图数据预存

利用专业的GIS 软件，对阶段一的成果进行数据切片处理。根据地震应急工作对专题图数据的需要，设置数据切片范围、切片数据起始层级、切片数据结束层级等。将切片后的数据导入到数据库、本地存储介质、移动存储介质中进行预存储。通过本阶段形成一系列一定体系结构专题图的金字塔瓦片切片数据。

1.2.3 专题图出图

地震应急业务工作人员通过调用阶段二的专题图切片数据，形成地震应急业务工作需要的地震应急专题图。一方面，可进行专题图的批量出图；另一方面，在形成的地震应急专题图中进行地图漫游，了解专题图表达的地震应急内容，并通过设置地震名称、走向、编制单位、编制时间等专题地图制图辅助要素，进行地震应急专题图的自动出图。

专题图底图与要素切片数据拼接叠加后可进行地图漫游。通过地图漫游浏览查看专题地图的地图数据，了解地震专题数据内容和空间分布情况，为地震应急工作提供数据支撑。

地震应急业务工作人员在软件中设置地震名称、震级、震中位置、走向、专题图编制信息（包括编制单位、编制人员、编制时间等），软件自动生成各类地震烈度预评估专题地图供应急人员使用。

2 地震应急专题图离线自动出图实现及应用

2.1 地震应急专题图离线自动出图实现

按照中国地震局《破坏性地震应急专题地图产出流程与制作规范（试行）》的要求，在Visual Studio 2010 集成开发环境中，基于面向对象编程技术，将不同切片地图数据、图层信息和专题图要素，构建相应的对象，最后利用图形图像处理技术统一绘制、显示和输出。软件从底层实现了矢量数据的解析，以及与预存储地图数据的叠加显示，在不需其他GIS 软件接口或类库支撑下即可单独运行；所使用的空间数据均为预存储的地图切片数据，因而无须实时链接基础数据库；通过简单直观的交互界面，用户不需要掌握复杂的GIS 专业知识和技能即可实现专题图的批量制作与输出。地震应急专题图离线制作软件主要功能有：专业数据叠加、地震快速评估、专题图制图、地图控制、系统设置等（图2）。

2.2 应用实例

本次研究的成果已在海南省地震应急工作得到应用，达到地震应急工作中对地震应急专题图的需求。2020 年8 月30 日海南省文昌市发生2.9 级地震，震后值班人员在软件中输入地震三要素：时间为2020 年8 月30 日18 时5 分，震中位置（19.57°N，110.68°E），震级2.9，确定地震影响场长轴、走向、角度等设定信息后（图3），系统自动选取震中位置按照震区地震烈度衰减公式计算生成地震影响场并叠加至底图上，软件自动调整地图显示范围和震中位置于地图中心，选取需要的专题图名称后点击“一键制图”按钮后（图4），软件在3 分钟内完成A0，A1，A3 等各类专题图27 幅（图5），免去了人工制图的繁琐操作及步骤，地震应急专题图离线自动出图软件实现了专题图的离线快速出图。同时该软件可脱离在线数据库服务，将软件和数据存储于U 盘等移动存储设备后，可拷贝至任意Windows 系统电脑中，无需安装均可正常运行，完全符合地震应急时突发状况下的应急出图需求，满足地震应急工作指挥决策的要求，在此次地震应急中得到应急专家的一致认可。

图2 软件主界面Fig.2 Main interface of the software

图3 软件参数设置界面Fig.3 Parameter setting interface of the software

图4 专题图一键制图Fig.4 Generation of thematic maps with one click

图5 地震影响估计范围分布图专题图Fig.5 Thematic map of estimation of earthquake impact area

3 结论与讨论

通过对地震应急专题图离线自动出图的研究与应用，该成果具有以下优势：①该软件的应用缩短了海南省地震应急专题图制图工作的反应时间，提高了海南省地震应急工作的效率。②该软件的运用降低了应急技术人员对使用专业GIS 软件的依赖，降低了专题图出图的技术难度。③出图步骤减少，操作过程简便，对出图人员的专业性要求降低。同时，该项研究成果也存在不足，在更新地图预存切片处理流程上还需进一步研究提高完善。例如：如专题图底图要素更新，需要重新准备更新专题数据的预存数据。不过，本次研究总体上达到了研究的最初目的。